Costruire in muratura armata

Costruire in muratura armata
Indice
La muratura armata
Premessa
Che cos’è la muratura armata
Perché la muratura armata
Gli edifici in muratura in zona sismica
Le strutture devono resistere a terremoti di qualsiasi
intensità senza subire danni?
Le caratteristiche del progetto di un fabbricato in
muratura secondo il D.M. 16 gennaio 1996
Regole generali comuni a tutte le
costruzioni in muratura
Regole specifiche per le costruzioni
in muratura armata
2
2
3
4
4
6
7
7
8
Il dimensionamento semplificato
Quando si può ricorrere al dimensionamento
semplificato ?
Le strutture miste
L'inserimento di canne fumarie
13
16
17
La muratura armata in blocchi Alveolater
18
Come dimensionare rapidamente gli
"edifici semplici"
Un modo rapido per progettare gli
"edifici semplici"
Un esempio di dimensionamento semplificato
Regole comuni
Regole specifiche
Analisi dei carichi
Calcolo di verifica
Blocchi Alveolater° impiegati
13
20
20
20
21
21
22
23
23
Costruire in muratura armata
La muratura armata
Premessa
La normativa italiana parla
per la prima volta di muratura armata nel decreto
ministeriale 19 giugno
1984 "Norme tecniche relative alle costruzioni sismiche". In quel decreto,
come pure nel successivo
decreto del 24 gennaio
1986, la muratura armata
era ammessa solo come
sistema costruttivo, da sottoporre all'esame del Consiglio Superiore dei Lavori
pubblici per ottenere la necessaria "idoneità tecnica",
da rinnovare ogni
Esempio di blocchi Alveolater per muratura armata.
L’elemento principale ha
dimansioni di 30x30x19
cm, il mezzo blocco coordinato è invece di
14,5x30x19 cm.
Per ircavare i vani per le
armature è sufficiente togliere con un colpo di
martellina le cartelle a
chiusura dei fori di presa
secondo le linee di rottura
già predisposte.
Costruire in muratura armata
tre anni. Questi decreti diedero origine ai cosiddetti
"sistemi omologati".
La muratura armata era
utilizzata da tempo all'estero, ma era conosciuta anche
in Italia. Già dopo il terremoto di Messina (1908) ci
fu un'amplissma fioritura di
ipotesi e di proposte per
associare alla resistenza
della muratura la duttilità
del ferro: ipotesi e proposte
che rimasero però praticamente solo a livello di progetto.
Oggi, con il D. M. 16 gennaio 1996, la muratura armata è diventata "metodo
costruttivo" , così come lo
sono la muratura semplice,
il cemento armato, le
strutture in legno e in metallo.
Che cos’è la muratura
armata
La muratura armata è una
muratura portante, rinforzata in modo diffuso o in
modo localizzato, mediante
barre metalliche e getti integrativi di conglomerato.
L'armatura resiste alle sollecitazioni di trazione, sollecitazioni alle quali la muratura semplice non è in
grado di resistere, e aumenta la duttilità strutturale dell'insieme.
Leggendo il D.M. 16 gennaio 1996 ed elaborandone
alcuni passi, si può ricavare
una definizione di muratura
armata: "Per muratura armata si intende una muratura costituita dal elementi
resistenti semipieni aventi
le caratteristiche previste
dal D.M. 20 novembre
1987 e collegati mediante
malte di classe M1 o M2,
nella quale sono inserite
armature metalliche verticali concentrate, avvolte da
calcestruzzo con resistenza
caratteristica superiore a 15
N/mm2, armature orizzontali concentrate (coincidenti
con le armature dei cordoli
di piano), e orizzontali (in
alcuni casi anche verticali)
diffuse, che le conferiscono
continuità e resistenza a
trazione".
La muratura armata prevista dal decreto è una muratura ad armatura concentrata. Le armature infatti sono concentrate agli
incroci dei muri, in corrispondenza delle aperture
ma anche nel corso del muro, quando la lunghezza
libera (ovvero la distanza
fra muri portanti fra loro
ammorsati) supera i 5 metri.
Esistono anche altri tipi di
muratura armata, non regolate dal decreto: le murature ad armatura diffusa
(nelle quali i ferri verticali
sono ad interasse ridotto,
ad esempio ogni 50 cm) e
le murature "confinate",
nelle quali le armature verticali e orizzontali definiscono dei maschi murari
non armati e le zone in cui
sono posizionate le armature assumono quasi le dimensioni di travi e pilastri
in c.a.
La muratura armata del decreto è abbastanza simile,
costruttivamente, alla muratura confinata.
Costruire in muratura armata
Perché la muratura armata
I vantaggi che la muratura
armata può fornire sono
prevalentemente di ordine
strutturale, anche se non
mancano riflessi economici. Sollecitata dal sisma, la
struttura risponde in funzione del suo periodo di
oscillazione, e attenua gli
effetti del sisma dissipando
energia per plasticizzazione
delle fibre.
La muratura armata è più
duttile di una muratura
normale, soprattutto di una
muratura normale realizzata con blocchi di grandi
dimensioni: ha quindi
maggiore capacità di deformazione, e questo consente di assorbire meglio le
sollecitazioni sismiche attraverso appunto la dissipazione di energia.
Come si vedrà in seguito,
con la muratura armata è
possibile superare i limiti di
altezza ammessi per le costruzioni in muratura ordinaria, fino ad un massimo
di 25 metri in zona a bassa
sismicità (nella stessa zona
s=6 l'altezza consentita per
la muratura ordinaria è di
16 metri) o, nel caso di dimensionamento semplificato, ridurre sensibilmente
la percentuale di muratura
richiesta nelle due direzioni
principali del fabbricato
(1,5 punti percentuali in
meno).
Gli edifici in muratura
in zona sismica
L'inserimento di armature
nella muratura, così come
l'impiego di blocchi in late-
rizio rispondenti alle prescrizioni di legge per percentuale di foratura, dimensione massima dei fori,
spessore di pareti e setti e
resistenza meccanica non
sono, da soli, garanzia di
un buon comportamento
alle sollecitazioni sismiche.
La qualità dei materiali va
necessariamente associata
alla regolarità morfologica
e costruttiva dell'edificio,
perché le azioni prodotte
dal sisma vengano contrastate in modo omogeneo:
una configurazione regolare, priva di sbalzi esuberanti, e soprattutto simmetrica, resiste meglio ai terremoti. Ma la qualità dei
materiali va associata anche
alla qualità della posa in
opera. Le squadre che costruiscono il muro devono
avere uguale competenza e
cura: a parità di materiali,
la più o meno corretta esecuzione può portare a resistenze finali variabili nell'ordine del 30 per cento.
Con queste precauzioni
progettuali ed esecutive,
valide comunque sia per
muratura normale che per
muratura armata, la muratura è in grado di fornire
prestazioni eccellenti, e non
seconde rispetto ad altri
sistemi costruttivi. E' ancora diffuso il convincimento,
errato, che le strutture a
telaio in cemento armato
siano le sole ammesse in
zona sismica e siano, al di
là di tutto, più affidabili,
citando, a conferma, i cedimenti delle costruzioni in
muratura, rilevati in occa-
Costruire in muratura armata
sione di eventi sismici.
Non si deve invece dimenticare che nella maggioranza dei casi le costruzioni
presenti sul nostro territorio
sono vecchie, se non antiche, e per queste costruzioni vale quanto riportato
nella relazione della Commissione incaricata di studiare e proporre le norme
obbligatorie per i comuni
colpiti dal terremoto del 28
dicembre 1908 e da altri
anteriori, pubblicata sul
Giornale del Genio Civile
nel 1909: "….in generale le
murature costituenti gli edifici sono di pessima struttura, il materiale pietroso impiegato è quasi sempre di
forma irregolare e più generalmente di ciottoli fluviali nemmeno spaccati, le
Particolari dell’angolo e
della parte terminale della
muratura in un esempio di
muratura armata eseguita
con blocchi Alveolater e
mezzi blocchi coordinati.
Oggi, con il decreto ministeriale del 16 gennaio
1996, la muratura armata è
diventata “metodo costruttivo” a tutti gli effetti, così
come lo sono la muratura
semplice, il cemento armato e le strutture in legno
e in metallo.
Costruire in muratura armata
malte non presentano consistenza per cattiva calce e
cattive sabbie e i fabbricati
non hanno fondazioni corrispondenti ad un buon tipo
costruttivo".
Le costruzioni mal fatte
hanno portato discredito e
diffidenza nei confronti
delle costruzioni in muratura e troppo spesso quindi si
confonde la muratura in
laterizio con le murature
povere del passato.
La muratura armata può
contribuire, anche dal
punto di vista psicologico,a
superare questa diffidenza.
Le strutture devono resistere a terremoti di
qualsiasi intensità senza subire danni?
Questo sarebbe auspicabile.
Ma il rispetto delle prescrizioni di legge può soltanto
assicurare che le strutture
non subiscano danneggiamenti significativi per terremoti la cui intensità corrisponda ad un tempo di
ritorno uguale alla vita nominale della struttura.
Soluzione di innesto tra due
pareti in un esempio di muratura armata eseguita con
Blocchi Alveolater e mezzi
blocchi coordinati.
Costruire in muratura armata
Tabella 1
Tipo di struttura
Muratura ordinaria
Muratura armata
Altezza massima
S=6
S=9
m
m
16
11
25
19
S=12
M
7,5
13
Tabella 2
per L≤3
per 3<L≤11
per L>11
Per terremoti di intensità
superiore (ossia che possono avere periodi di ritorno
molto maggiori) il fabbricato deve essere in grado di
dissipare elevate quantità di
energia, ammettendo anche
danni gravi alle strutture
(escludendo però il collasso), senza tuttavia perdita
di vite umane. La dissipazione di energia è strettamente legata alle caratteristiche di duttilità della
struttura, che deve poter
subire spostamenti ciclici
senza che si verifichi un
eccessivo degrado di resistenza.
Le caratteristiche del
progetto di un fabbricato in muratura secondo il D.M. 16 gennaio 1996
Piano cantinato o seminterrato
Si può realizzare un piano
cantinato o seminterrato
purché l'altezza totale del
fabbricato, dall'estradosso
delle fondazioni alla quota
di imposta delle falde, non
superi per più di 4 metri i
valori indicati nella tabella
1.
H=3
H=L
H = 11 + 3(L – 11)
Altezza del fabbricato in
funzione della larghezza
stradale
Nel caso che il fabbricato,
qualunque sia la sua struttura, prospetti su strade o
spazi pubblici di larghezza
L, prevalgono, se più restrittive, le altezze H ricavabili dalle formule indicate nella tabella 2.
Regole generali comuni a tutte le costruzioni
in muratura
Le regole generali comuni
a tutte le costruzioni in muratura sono poche e chiare,
e precisamente:
- le strutture non devono
essere spingenti (ovvero le
spinte devono essere eliminate con tiranti, cerchiature
o altri accorgimenti di
analoga efficacia);
- i solai devono essere in
grado di ripartire le azioni
orizzontali fra i muri maestri
- i cordoli sono obbligatori,
devono avere altezza pari a
quella del solaio (e comunque non inferiore a cm
15) e devono essere armati
con ferri di diametro minimo di mm 16 e per almeno
8 cm2 , con staffe ∅ 6/25";
Costruire in muratura armata
Caratteristiche geometriche dei blocchi per muratura
armata
i travetti dei solai devono
entrare nei cordoli per la
metà della larghezza dei
cordoli stessi, e comunque
per almeno 12 cm;
nelle pareti perimetrali, le
aperture devono essere a
distanza di almeno 1 metro
dallo spigolo (compreso lo
spessore del muro ortogonale);
se l'interrato è fatto con pareti in calcestruzzo, lo
spessore deve essere pari
almeno allo spessore del
muro in laterizio sovrastante; se è fatto in muratura, lo spessore del muro
deve aumentare di almeno
20 cm.
Regole specifiche per
le costruzioni in muratura armata
Resistenza meccanica dei
blocchi
Si devono usare esclusivamente blocchi artificiali
semipieni con resistenza
caratteristica minima a
compressione di 5 N/mm2
e di 1,5 N/mm2 in direzione perpendicolare ai carichi
verticali e nel piano della
muratura (la resistenza caratteristica è approssimati-
Costruire in muratura armata
vamente pari a 0,7 volte la
resistenza media) e certificati presso laboratori ufficiali con cadenza annuale.
Caratteristiche geometriche dei blocchi
I blocchi devono avere
spessore delle pareti maggiore o uguale a 10 mm, al
netto della rigatura; setti
interni di 8 mm; dimensione di ogni foro non superiore a 12 cm2; un foro di
presa di dimensione massima di 35 cm2 per elementi
di sezione maggiore di 300
cm2; due fori di presa, ciascuno di dimensione massima di 35 cm2 per elementi
di sezione maggiore di 580
cm2.
Spessore minimo della
muratura
Lo spessore minimo è fissato in 24 cm. Va anche
verificata la snellezza s, che
non può superare il valore
di 14, con la relazione ho/t
<=14, dove ho è la distanza
fra due solai (altezza di interpiano al grezzo) e t è lo
spessore della muratura. La
muratura deve avere spessore non inferiore al valore
Sabbia
Pozzolana
N/mm2
cementizia >8
cementizia >12
Calce
idraulica
Resistenza Composizione
media
Calce aerea
M2
M1
Malte
Si devono impiegare esclusivamente malte di classe
M1 o M2 e quindi con la
composizione indicata in
tabella 3
I vani nei quali sono alloggiate le armature devono
invece essere riempiti con
una malta (o con un conglomerato) con resistenza
caratteristica non inferiore
a 15 N/mm2 .
Giunti di malta
Devono essere continui, in
verticale e in orizzontale, e
devono ricoprire interamente le facce del blocco.
Lo spessore deve essere
stabilito dal progettista, deve essere compreso fra 5 e
15 mm e deve essere costante in tutto il fabbricato.
E' ovviamente escluso l'impiego di blocchi a incastro,
è quindi privi del giunto
verticale di malta, così come è escluso l'impiego di
blocchi messi in opera a
giunti interrotti o con leganti diversi dalle malte (ad
esempio, blocchi rettificati
montati a colla).
Cemento
Tabella 3
Classe Tipo
maggiore fra i due.
1
1
-
0,5
-
4 3 -
Costruire in muratura armata
Quale acciaio si deve impiegare
Si può impiegare esclusivamente acciaio ad aderenza migliorata.
Dove va posizionata l'armatura concentrata
L'armatura "di forza" deve
essere concentrata alle
estremità verticali e orizzontali dei pannelli murari
(porzioni di muratura comprese fra i solai e fra due
aperture o fra intersezioni
che le limitano lateralmente).
L'armatura verticale, pari
ad almeno 4 cm2, va quindi
posta negli incroci fra i muri portanti e, sempre nelle
murature portanti, in corrispondenza delle aperture di
porte e finestre. Se la lunghezza del muro senza incroci o aperture supera i 5
metri, deve essere prevista
una armatura concentrata
intermedia di uguale sezione.
L'armatura orizzontale, se i
solai sono a distanza inferiore a 4 metri (e quindi nei
casi più frequenti), coincide
con l'armatura dei cordoli
(8 cm2 con staffe φ 6/25").
Se l'interpiano supera i 4
metri, bisogna prevedere
altra armatura orizzontale,
per almeno 4 cm2 .
Armatura per almeno 3
cm2, pari a 4 φ 10 o a 6 φ 8
va anche posta lungo i bordi orizzontali delle aperture
di porte e finestre.
Il vano che alloggia le armature verticali deve avere
dimensione minima tale
che sia inscrivibile un ci-
lindro di diametro compreso fra 6 e 10 cm. Se il diametro del cilindro inscritto
supera i 10 cm, la sovrapposizione delle armature
verticali deve essere staffata (in alternativa si devono usare connessioni meccaniche) .
Dove va posizionata l'armatura diffusa
L'armatura orizzontale diffusa è sempre obbligatoria,
e, come minimo, consiste
in un ferro di diametro φ 5
mm, avvolto dalla malta
dei giunti, ogni 60 cm (e
quindi ogni due corsi, se i
blocchi sono alti 25 cm, o
ogni tre corsi se i blocchi
sono alti 19 cm).
L'armatura verticale diffusa
è richiesta solo nel caso di
edifici pubblici o di edifici
che devono garantire la
massima sicurezza ( i cosiddetti edifici con coefficiente di importanza I
maggiore di 1).
In questi casi armatura
orizzontale e armatura verticale diffusa devono essere
a interasse non superiore
al doppio dello spessore
del muro, e in quantità non
inferiore allo 0,4 per mille
del prodotto dello spessore
del muro rispettivamente
per la sua lunghezza o per
la sua altezza. Pertanto una
parete di spessore 30 cm,
alta 3,00 metri e lunga 4,50
metri, dovrà avere armatura
verticale pari almeno a
30x300x0,4/1000 = 3,6 cm2
e armatura orizzontale pari
almeno a 30x450x0,4/1000
= 5,4 cm2 da distribuire al
Costruire in muratura armata
l'interno della muratura,
con diametro minimo non
inferiore al φ 5 e interasse
non superiore a 60 cm.
Sovrapposizione delle
armature
I ferri dell'armatura verticale devono avere sovrapposizioni di 60 diametri. Le
armature orizzontali dei
cordoli vanno ripiegate nel
muro perpendicolare per
una lunghezza pari ad almeno 30 diametri.
L'armatura orizzontale diffusa (φ 5/60") va collegata
mediante ripiegatura alle
barre verticali presenti alle
estremità dei pannelli murari.
Protezione delle armature
Per garantire una buona
protezione della corrosione,
le armature devono essere
arretrate di 5 cm rispetto
alla superficie esterna del
muro e, naturalmente, avvolte dalla malta di allettamento (nel caso dell'armatura diffusa o comunque
dell'armatura orizzontale
aggiuntiva per pareti alte
più di 4 metri) o dal conglomerato (nel caso di armatura verticale).
Quando l'armatura orizzontale coincide con l'armatura dei cordoli, ad essa
si applicano le prescrizioni
relative al copriferrro e alla
resistenza del conglomerato
Costruire in muratura armata
Particolare del vano di alloggiamento delle armature
ricavato nei blocchi Alveolater per muratura armata. Uno dei vantaggi dei
blocchi Alveolater è la planarità delle facce che consente di eseguire una muratura normale per tutto il
corso del muro, mentre per
previste dal decreto 9 gennaio 1996 "Norme tecniche
per il calcolo, l'esecuzione
ed il collaudo delle strutture in cemento armato, normale e precompresso e per
le strutture metalliche" .
Come si dimensiona la
struttura
In analogia con il decreto
per le zone normali (D.M.
20/11/87 "Norme tecniche
per la progettazione, esecuzione e collaudo degli edifici in muratura e per il loro
consolidamento"), si può
ricavare il vano di contenimento delle armature è
sufficiente togliere dai
blocchi stessi le cartelle di
10 mm poste a chiusura dei
fori di presa con un coplo
di martellina dato lungo le
linee di rottura già predisposte.
ricorrere al dimensionamento semplificato, ma si
piò anche eseguire una vera
e propria analisi delle sollecitazioni sismiche e una
analisi statica secondo il
metodo previsto per le
strutture intelaiate. Il Decreto sismico prevede in
questo caso la verifica elastica secondo il metodo
delle tensioni ammissibili.
La Circolare illustrativa n°
65 del 10 aprile 1997 fornisce anche gli elementi necessari per la verifica con il
metodo semiprobabilistico
agli stati limite.
Costruire in muratura armata
Il dimensionamento
semplificato
Quando si può ricorrere al dimensionamento
semplificato ?
Si può ricorrere al dimensionamento semplificato a
queste condizioni:
- la pianta dell'edificio deve
essere il più possibile compatta e simmetrica rispetto
ai due assi ortogonali;
- il rapporto fra il lato minore e il lato maggiore del
fabbricato deve essere≥1/3;
Condizioni per il dimensionamento semplificato
Costruire in muratura armata
- la distribuzione delle
aperture, in pianta e in alzato, deve essere tale da
garantire per quanto possibile la simmetria strutturale;
- i muri maestri si devono
intersecare con i muri maestri trasversali al massimo
ogni 7 metri;
- la distanza massima fra i
solai (o fra lo spiccato delle
fondazioni e l'intradosso
del primo solaio) non deve
superare i 7 metri (ovviamente lo spessore della muratura va adeguato in funzione della massima snellezza ammessa, pari a 14);
- ogni muratura strutturale
deve avere spessore superiore a cm 24, al netto degli
intonaci;
- se le fondazioni sono in
muratura, devono presentare un aumento di spessore
rispetto alle murature in
elevazione di almeno 20
cm;
- le aperture di porte e finestre devono essere verticalmente allineate. Se non
lo sono, ai fini della valutazione dell'area resistente, si
devono prendere in considerazione, per la verifica
del generico piano, esclusivamente le porzioni di muro che presentino continuità
verticale dal piano oggetto
di verifica fino alle fondazioni;
- per ciascun piano, la sezione di muratura resistente
non deve essere inferiore,
in entrambe le direzioni,
alle percentuali indicate
nelle tabelle, riferite alla
superficie in pianta dell'edificio (tabelle 4 e 5)
per ciascun piano deve
risultare
σ = N/(0,60 A) < σm
(σ m = tensione base ammissibile della muratura in
funzione della resistenza a
compressione dei blocchi e
della malta; nel caso gli
spessori dei muri e la distribuzione delle aperture
siano costanti in tutti i piani, la verifica andrà fatta al
piano più basso dell'edificio)
Tabella 4
In zona S=12
I piano
%
4,5
4,5
5,5
5,5
II piano
%
4,5
4,5
5,5
III piano
%
4,5
4,5
IV piano
%
4,5
In zona S=9 e S=6 I piano
%
Edifici a 1 piano 3,5
Edifici a 2 piani
3,5
Edifici a 3 piani
4,5
Edifici a 4 piani
4,5
Edifici a 5 piani
5,5
II piano
%
3,5
3,5
4,5
4,5
III piano
%
3,5
3,5
4,5
IV piano
%
3,5
3,5
Edifici a 1 piano
Edifici a 2 piani
Edifici a 3 piani
Edifici a 4 piani
Tabella 5
V piano
%
3,5
Costruire in muratura armata
a = interasse tra muri maestri e muri maestri trasversali
b = lato maggiore dell’edificio
c = lato minore dell’edificio
- nel calcolo della percentuale di muratura resistente
non si devono considerare i
muri aventi rapporto altezza/lunghezza superiore a 3
(per interpiano di 3 m, il
muro deve essere al minimo di 1 m, eccetto nel caso
in cui si intersechi con un
altro muro. In questo caso
infatti si può considerare
nella lunghezza anche lo
spessore del muro intersecato).
- il sovraccarico (dei solai,
delle scale, dei balconi ecc)
non deve superare i 4,0
kN/m2 (400 kg/m2)
- l'altezza del fabbricato
non deve superare i limiti
previsti per la muratura
normale
(Muratura normale: 16 m
in zona S=6; 11 m in zona
S=9; 7,5 m in zona S=12)
Il rispetto di queste specifiche consente di evitare la
verifica sismica estesa, che
è invece obbligatoria nel
caso in cui una o più delle
prescrizioni non siano rispettate.
Qualche perplessità rimane
sull'obbligo della verifica
alla spinta del vento, secondo quanto previsto dal
D.M. 20/11/87.
Infatti la circolare n° 65 del
10 Aprile 1997, illustrativa
del D.M. 16/1/96, ribadisce
l'obbligo del rispetto del
D.M. 20/11/87. Ma se si
ricorre al dimensionamento
semplificato, che in zona
sismica richiede percentuali
di muratura nelle due direzioni decisamente superiori
a quanto previsto da quel
decreto, e se quel decreto
esime dalla verifica al
vento nel caso di edifici
con un massimo di tre piani
entro e fuori terra, questa
verifica sembrerebbe non
portare ulteriori informazioni agli effetti della resi-
Costruire in muratura armata
stenza al sisma, a parità di
altezza dell'edificio.
Se si rispettano tutte le indicazioni richieste per il
dimensionamento semplificato, l'interpretazione corretta è probabilmente questa: se non si superano i tre
piani, non è necessaria né
la verifica sismica né la verifica al vento; se invece
l'edificio supera i tre piani
(il D.M. 16/1/96 lo consente), si è esentati dalla
verifica sismica ma è obbligatoria la verifica al
vento secondo il D.M. 20
novembre 1987.
Le strutture miste
E' ammesso realizzare un
edificio con struttura mista,
ossia un edificio nel quale,
allo stesso piano, siano pre-
senti elementi strutturali in
muratura ed elementi
strutturali in calcestruzzo o
in acciaio, purché le azioni
sismiche siano integralmente affidate alla struttura
in muratura. Naturalmente
in questo caso non si potrà
ricorrere al dimensionamento semplificato ma bisognerà eseguire la verifica
sismica.
Indicativamente un edificio
può essere considerato a
struttura mista secondo il
punto C.5.4 del decreto 16
gennaio 1996 quando il
rapporto percentuale fra la
rigidezza della parte strutturale in calcestruzzo e
quella della parte in muratura risulta inferiore al 2-5
per cento.
Costruire in muratura armata
L'inserimento di canne
fumarie
Il precedente Decreto sismico del 24 gennaio 1986
giustamente vietava l'inserimento di canne fumarie
all'interno della muratura
portante. Infatti l'esame di
fabbricati che hanno subito
sollecitazioni sismiche evidenzia che le discontinuità
strutturali sono elemento di
grande debolezza e che
nelle discontinuità si concentrano le lesioni. Quindi,
anche se il nuovo decreto
non è altrettanto esplicito, è
Se l’edificio non supera i
tre piani (entro e fuori terra), e si rispettano tutte le
indicazioni richieste per il
dimensionamento semplificato, non è necessaria né la
verifica sismica né quella
al vento.
essenziale che le canne fumarie e gli eventuali alloggiamenti di impianti siano
previsti in posizione tale da
non interferire né con le
murature portanti né con i
cordoli di solaio e che comunque, nel caso non si
possa operare diversamente, siano previsti dal progetto e realizzati durante la
costruzione della muratura
(e non con rottura successiva), che dovrà sempre conservare uno spessore non
inferiore al minimo ammesso (24 cm).
Se l’edificio supera i tre
piani si è esentati dalla verifica sismica ( il decreto
ministeriale del 16 gennaio
1996 lo consente) mentre si
è obbligati a quella al
vento secondo il decreto
del 20 novembre 1987.
Costruire in muratura armata
La muratura armata in
blocchi Alveolater
Dopo una serie numerosa
di prove sperimentali di
laboratorio eseguite negli
anni '91-'92, alcuni i produttori aderenti al Consorzio hanno recentemente
predisposto nuovi blocchi
per muratura armata.
Sono pertanto disponibili
blocchi 30x25; 30x30;
30x45, tutti idonei per murature armate di spessore di
cm 30.
Questo spessore assicura
un buon isolamento termico e un sensibile incremento strutturale rispetto al
minimo consentito dal decreto in vigore (spessore
minimo della muratura 24
cm).
Questi blocchi Alveolater°
sono caratterizzati da fori
sufficientemente grandi, a
filo esterno, chiusi soltanto
dalla cartella esterna di 10
mm e da uno o due fori per
Costruire in muratura armata
l'alloggiamento dei pollici,
in modo da consentire una
presa agevole e ben bilanciata. Si può quindi eseguire una muratura normale in
tutto il corso del muro.
In corrispondenza degli angoli, degli incroci fra i muri, delle aperture di porte e
finestre e dei rinforzi nelle
pareti di lunghezza superiore a 5,0 m, le cartelle che
delimitano i fori di grandi
dimensioni a filo esterno
del blocco vengono tolte
con un semplice colpo di
martellina, creando così,
con l'accostamento di due
blocchi, i vani necessari per
l'alloggiamento dei ferri di
armatura. In questo modo
si evita la fornitura al cantiere di blocchi a facce piane, necessari per la costruzione del muro nelle zone
non armate, e di blocchi per
l'alloggiamento delle armature.
I disegni dei blocchi Alveolater° per muratura armata, tutti caratterizzati da
numerose file di fori, lunghi e stretti, nel senso del
flusso di calore, sono ottimizzati ai fini di un elevato
isolamento termico.
Blocchi Alveolater per muratura armata prodotti da
alcuni associati al Consorzio Alveolater. Nella pagina precedente, il primo in
alto a destra ha dimansioni
di 30x25 cm, quello sotto è
di 45x30 cm. Gli elementi
di questa pagina sono di
30x30 cm (il blocco) e di
14,5x30 cm (il mezzo blocco coordinato). Con tutti si
realizzano pareti di 30 cm
di spessore, con quindi un
sensibile incremento strutturale rispetto al valore
minimo di 24 cm consentito
dal decreto. Il disegno degli elementi, inoltre, caratterizzato da numerose
file di fori lunghi e stretti
nel senso del flusso termico, ottimizza le prestazioni
termoisolanti dei blocchi e
garantisce un elevato isolamento termico
Costruire in muratura armata
Come dimensionare rapidamente gli
"edifici semplici"
Un modo rapido per
progettare gli "edifici
semplici"
Stabilita l'altezza di interpiano del fabbricato, si determina lo spessore minimo
consentito per le pareti.
Se ad esempio l'interpiano
è di 3,00 m, lo spessore
minimo sarà di 24 cm (infatti il limite di snellezza
ho/t = s =14 darebbe t =
300/14 = 21,4 cm, spessore
non ammesso in zona sismica). Se si è in zone climatiche non particolarmente fredde, si potrà assumere lo spessore commerciale di 25 cm.
E' consigliabile comunque
fare riferimento allo spessore di 30 cm, almeno per
le murature strutturali
esterne.
Fissati gli spessori, si definisce la superficie in pianta
del fabbricato, ad esempio
22,00 x 10,00, avvicinandosi il più possibile alla
misura modulare del blocco
scelto.
In questo caso il rapporto
10,15/22,00=0,46 è > 1/3, e
quindi si può ricorrere al
dimensionamento semplificato.
Se si opera in zona S=9 e la
palazzina è a tre piani, al
primo piano si dovrà avere
una quantità di muratura
pari al 4,5% della superficie in pianta, nelle due direzioni, e quindi 10,05 m2
sia in direzione x che in
direzione y; mentre ai piani
superiori sarà sufficiente il
3,5 % e cioè 7,8 m2 in entrambe le direzioni.
Se quindi la muratura ha
uno spessore di 30 cm, occorreranno almeno: al primo piano 10,05/0,30 = 33,5
metri lineari di muratura in
x e altrettanti in y; al secondo e terzo piano invece
7,8/0,30 = 26 m, sempre in
entrambe le direzioni.
A questo punto, giocando
sulla partizione interna,
sulla posizione e dimensione delle aperture (allineandole verticalmente per non
perdere muratura utile) ed
eventualmente trasformando in muratura portante divisori pensati inizialmente
in elementi forati si avrà
una progettazione molto
vicina a quella definitiva.
Affinata la progettazione, si
passerà poi alla modulazione in funzione del blocco
prescelto e quindi al posizionamento in pianta delle
armature.
Un esempio di dimensionamento semplificato
Come si è visto in precedenza, è possibile ricorrere
ad una verifica semplice
(dimensionamento semplificato) se si rispettano le
indicazioni previste dal decreto sia alla voce "Regole
comuni" sia alla voce "Regole specifiche per la muratura armata"; nel caso una
Costruire in muratura armata
o più regole specifiche non
siano rispettate, è obbligatorio eseguire la verifica
sismica estesa.
Se il progetto è stato fatto
secondo le indicazioni del
paragrafo precedente, e
supponendo di operare in
zona S=9, si avrà già il rispetto di numerose regole
progettuali.
E' bene tuttavia ripercorrere
passo per passo le richieste
della norma, confermandone la rispondenza.
Regole comuni
Il progetto deve rispettare
tutte le regole comuni e
precisamente:
- le strutture non sono
spingenti;
- i solai sono in grado di
ripartire le azioni orizzontali fra i muri maestri
- i cordoli, obbligatori,
hanno altezza pari a quella
del solaio (e quindi maggiore di cm 15) e sono armati con 4 ferri di diametro di mm 16 (> di 8 cm2 ),
con staffe φ 6/25";
- i travetti dei solai entrano
nei cordoli per la metà della
larghezza dei cordoli stessi,
e quindi per più di 12 cm;
- nelle pareti perimetrali, le
aperture sono a distanza di
più di 1 metro dallo spigolo
(compreso lo spessore del
muro ortogonale);
- l'interrato è fatto con pareti in calcestruzzo di spessore pari allo spessore del
muro in laterizio sovrastante.
E' previsto l'impiego di
blocchi artificiali semipieni
con resistenza caratteristica
minima a compressione di
10 N/mm2 e di 1,5 N/mm2
in direzione perpendicolare
ai carichi verticali e nel
piano della muratura, in
opera con malta M2 .
Regole specifiche
Si è fissato uno spessore
della muratura di 30 cm,
superiore al valore minimo
di 24 cm; il limite di snellezza è rispettato (s =
300:30 = 10 < 14).
Si è verificato inoltre che:
- la pianta dell'edificio è
compatta e simmetrica rispetto ai due assi ortogonali;
- il rapporto fra il lato minore e il lato maggiore del
fabbricato è 0,45 e quindi
> 1/3;
- la distribuzione delle
aperture, in pianta e in alzato, è tale da garantire la
simmetria strutturale;
- i muri maestri si intersecano con i muri maestri trasversali al massimo ogni
5,18 m, e quindi ad una distanza inferiore ai 7 metri
ammessi;
- la distanza fra i solai e fra
lo spiccato delle fondazioni
e l'intradosso del primo
solaio è di 3,00 metri e
quindi non supera i 7 metri
ammessi;
- le fondazioni sono in calcestruzzo, con spessore pari
alla muratura sovrastante
(ma è anche possibile farle
in muratura, con un aumento di spessore rispetto
alle murature in elevazione
di almeno 20 cm);
le aperture di porte e finestre sono verticalmente allineate;
Costruire in muratura armata
Analisi dei carichi
Solaio di copertura
Solaio piano tipo
Solaio di sottotetto
Scale
Peso proprio della muratura intonacata
Tramezzature
Peso totale del solaio di copertura (compresi gli sbalzi e le pendenze)
Peso del solaio di sottotetto
Peso del piano tipo
Peso della scala
Peso della muratura (vuoto per pieno)
Peso delle tramezzature
Peso totale edificio (parete in muratura, escluso interrato e fondazioni)
Area totale della muratura, al netto delle aperture
Carichi
permanenti
3,30
+
4,50
+
3,50
+
4,00
+
Carichi
accidentali
2,20
2,50
2,00
4,00
2 x (23,00 x 6,00) x 5,5
(23,00 x 16,60) x 5,5
(22,00 x 10,15) x 7,0 x 3
2 x (2,50 x 1,20) x 8,00 x 2
[(22,00 x 3) + (10,15 x 6)] x 0,3 x 9,90 x 13
Tot.
U.m.
= 5,50
= 7,00
= 5,50
= 8,00
13,00
1,00
= 1518,00
= 1468,00
= 4690,00
= 96,00
= 4900,00
= 157,50
12830,00
27,15
kN/m2
kN/m2
kN/m2
kN/m2
kN/m2
kN/m2
kN
kN
kN
kN
kN
kN
kN
m2
Costruire in muratura armata
l'altezza htot fuori terra è di
9,90 m e l'altezza massima,
comprensiva dell'interrato,
è di 13,30 m e quindi rispetta i limiti sulle altezze.
Si è già verificato, durante
il progetto, che la percentuale di muratura, in entrambe le direzioni, è superiore alle percentuali indicate nelle tabelle.
Calcolo di verifica
Rimane da eseguire la sola
verifica ai carichi verticali
al piano più basso dell'edificio, prendendo in conto le
porzioni di muratura che
presentano continuità verticale per tutta l'altezza del
fabbricato (se le aperture
non fossero verticalmente
allineate, la verifica andrebbe fatta ad ogni piano).
Pertanto, eseguita l'analisi
dei carichi, si ha
σ = N/ (0,60 A) =
12830 x 100/271500 x 0,6=
7,90 kg/cm2 (0,79 N/mm2).
La resistenza caratteristica
fk per una muratura in
blocchi con fbk = 100
kg/cm2 è di 53 kg/cm2 (vedi Tabella A D.M.
20/11/87);
La tensione base ammissibile, con coefficiente di sicurezza 5, è 53/5 = 10,6
kg/cm2 (1,06 N/mm2).
La prescrizione
σ = N/ (0,60 A) < σ m risulta rispettata e i l fabbricato è verificato.
La distribuzione delle armature deve poi essere fatta
nel rispetto delle indicazioni specifiche viste ai paragrafi "Dove va posizionata
l'armatura concentrata" e
"Dove va posizionata l'armatura diffusa".
Blocchi Alveolater° impiegati
Per il progetto illustrato
nelle tavole delle pagine
seguenti (relative alla
pianta di un piano tipo: 1° e
2° fila), sono stati impiegati
blocchi Alveolater° di
30x30 cm e mezzi blocchi
coordinati di 14,5x30 cm.
Le loro caratteristiche di
modularità e la facilità di
ricavare il vano di alloggiamento delle armature,
consentono di risolvere
senza difficoltà tutti i particolari delle murature.